关键词:
变压器
差动保护
励磁涌流
电流互感器饱和
电弧故障电流
摘要:
电力安全是保障能源安全供应之需,是保护人民群众生命财产安全、维护改革发展大局之要。电力变压器作为电力系统中最重要的设备之一,其安全稳定运行尤为重要。然而,受自身电磁特性和外部运行环境影响,电力变压器在复杂工况及故障冲击下的继电保护动作正确率长期偏低,致使电网面临严重安全风险。其中,尤以励磁涌流、电流互感器(Current transformer,CT)饱和、电弧故障等最为棘手,最易引起变压器差动保护错误动作,成为阻碍电力变压器继电保护技术发展的关键难题。
首先,本文论述了变压器差动保护的动作特性,探究了变压器励磁涌流、CT饱和及电弧故障的形成机理、波形特征和影响因素。从多个方面对比了现有励磁涌流识别方法,并且在考虑励磁涌流、CT饱和及电弧故障等干扰情况下,对已有的传统方法进行了分析与评价。
为避免励磁涌流及CT饱和干扰下电力变压器差动保护的错误动作,分析了CT饱和对传统变压器励磁涌流识别方法的干扰问题,提出了一种基于特征数据判定的变压器故障信号辨识方法。根据差动电流波形变化率差异,采用特征数据识别常规故障电流;通过辨识电流形式,识别单向励磁涌流;针对饱和故障电流的识别问题,对特定取值区域内的波形数据进行多元线性回归拟合,利用正弦系数辨识饱和故障电流。
进一步,既要保障变压器差动保护不受励磁涌流与CT饱和的干扰,又要抵抗电弧故障干扰的威胁,提出了一种基于四分法的变压器差动保护防误动方法。具体地,第一步考虑到实际工况下励磁涌流波形的单向特性,通过单向指数(Unidirectional index,UI)识别单向励磁涌流;第二步,通过干扰数据滤除后进行分段拟合求出四分相似性指数(Quartering-based similarity index,QSI),克服了整体拟合的缺陷,实现故障电流与励磁涌流的辨识。最后,对已有方法进行对比分析,体现出本文所提算法在多干扰下的优越性。
最后,利用MATLAB和PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了变压器扰动与区内故障仿真模型,进行算法仿真测试。此外,利用实际现场录波数据、动态模拟实验室实际变压器测试系统和电弧故障平台,进行了实验测试。测试结果均表明,所提方法即使在上述各种干扰影响下仍能可靠辨识电力变压器故障电流,保障变压器差动保护的正确动作。
目前随着电力系统工况越来越复杂,传统的识别方法在面对一项或多项干扰时准确性严重降低,所提方法从多方面进行考量,充分利用了励磁涌流、CT饱和及电弧故障等干扰的不同特征,能对多干扰下的变压器故障电流进行准确辨识,保障电力系统安全稳定运行。
图47幅,表5个,参考文献72篇。